Небольшие извержения вулканов

Небольшие извержения вулканов могут способствовать охлаждению газов в верхних слоях атмосферы Земли куда в большей степени, чем считалось ранее. Этот процесс способствует замедлению глобального потепления.

Учёным уже давно известно, что вулканы могут охладить атмосферу: в основном за зачёт диоксида серы, выбрасываемого при извержении. Капельки серной кислоты, которые образуются, когда газ соединяется с кислородом в верхних слоях атмосферы, могут оставаться там в течение многих месяцев, отражая солнечный свет от Земли и понижая температуры. Тем не менее в ходе более ранних исследований учёные делали вывод, что относительно небольшие извержения не имеют какого-то фундаментального значения для феномена охлаждения.

Однако теперь новые данные, полученные с помощью наземных, авиа- и спутниковых наблюдений, прошедших в период с 2000 по 2013 год, показали: малые извержения способствуют отклонению почти в два раза большего количества солнечного излучения, чем предполагалось ранее.

Частицы серной кислоты, посылающие солнечную энергию обратно в космос, могут быть ответственны за то, что с 2000 года глобальные температуры понизились на 0,05-0,12 градуса по Цельсию. Эти новые данные помогают объяснить, почему повышение общемировых температур замедлилось за последние 15 лет.

Самым тёплым годом считается 1998-й. После этого крутой подъём глобальных температур, наблюдаемый с начала XX века, начал постепенно выравниваться. Ранее учёные предположили, что причиной тому могла быть слабая солнечная активность или поглощение тепла океанами. Недавно они поняли, что небольшие вулканические извержения тоже могут быть к этому причастны.

Большинство климатических прогнозов, как правило, не учитывают влияние вулканических извержений (ведь эти события почти невозможно предсказать). К тому же, считалось, что на глобальный климат могут повлиять лишь крупные извержения, такие как извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году, в ходе которого в воздух было выброшено 20 миллионов метрических тонн серы.

"Прогнозы глобальных температур указывали на сохранение высоких темпов потепления после 2000 года, – поясняет ведущий автор нового исследования Дэвид Ридли (David Ridley) из Массачусетского технологического института. – Однако в действительности темпы потепления замедлились. Это означало, что какая-то часть головоломки была упущена. Мы нашли её на пересечении двух слоёв атмосферы, стратосферы и тропосферы, самого нижнего слоя, формирующего погоду. Эти слои располагаются на расстоянии 10-15 километров от Земли".

Традиционно учёные используют спутниковые наблюдения для измерения распределения капель серной кислоты и других мелких взвешенных частиц или аэрозолей, которые в ходе извержений вулканов выбрасываются в стратосферу. Но обычные облака водяного пара в тропосфере могут исказить данные на высоте ниже 15 километров. Спутниковые данные также могут помочь в изучении частиц, витающих выше 15 километров, особенно в тропических широтах – по направлению к полюсам всё больше и больше частиц опускаются в самый низ стратосферы.

Чтобы лучше понять количество аэрозолей в нижней части стратосферы, исследователи соединили наблюдения наземных, воздушных и космических инструментов.

Четыре лидар-системы измеряли свет лазеров, отражающийся от аэрозолей, чтобы помочь высчитать концентрацию частиц в стратосфере. Также были задействованы спутниковые данные и счётчик частиц на аэростате. Глобальная сеть наземных солнечных фотометров AERONET также обнаруживала аэрозоли путём измерения интенсивности солнечного света, доходящего до инструментов. Вместе эти системы наблюдения обеспечили более полную картину общего количества аэрозолей в стратосфере, нежели предыдущие исследования, в ходе которых был задействован какой-то один инструмент.

Новые наблюдения были учтены в простой модели климата, и исследователи обнаружили, что 17 небольших вулканических извержений, произошедших с 1999 по 2012 год, понизили солнечную энергию в -0,19± 0,09 Вт солнечного света на квадратный метр поверхности Земли. Этого достаточно, чтобы снизить глобальные температуры поверхности на 0,05-0,12 градуса по Цельсию.

За последние десять лет выбросы вулканов увеличили долю аэрозолей в атмосфере на 4-7%. К слову, затенение от извержения вулкана Пинатубо способствовало падению глобальной температуры на 0,5 градуса по Цельсию.

Эксперты уже назвали этот климатический анализ лучшим за последние 15 лет. Ридли, в свою очередь, надеется, что новые данные помогут составлению новых климатических моделей и объяснят некоторые несоответствия, отмеченные другими учёными-климатологами.

Среди других причин несоответствия реальной температуры на планете прогнозам исследователи также называют поглощение излишков тепла океанами, снижение солнечной активности и погрешности в расчётах, на которых строились климатические модели.

Подробности нового исследования были опубликованы в издании Geophysical Research Letters.